[发明专利]二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维的制备和应用

说明书

本发明涉及一种复合中空纤维材料及其制备方法及应用，属于电磁波吸收材料技术领域。本发明选择四氧化三钴和二氧化硅作为吸波剂的组分，利用协同效应，同时实现了优异的阻抗匹配和对电磁波的强损耗。将钴盐和表面活性剂溶解在溶剂中，搅拌后得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液转移至注射器中，再将注射器放置到静电纺丝机进行纺丝，将得到的纤维在空气中进行加热煅烧，得到四氧化三钴中空纤维；再将所述纤维分散至溶液中搅拌均匀，干燥后得到二氧化硅包覆四氧化三钴复合中空纤维。本发明方法过程简单，仅通过静电纺丝、煅烧和包覆就可制备出双组分氧化物中空纤维吸波剂。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴复合中空纤维材料的制备方法以及在电磁波吸收方向的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着现代科技与电子工业的快速发展,许多电子产品进入人们的生活环境,给人们带来便利生活的同时也产生了大量电磁辐射,由此引起的电磁污染已成为一种新的社会公害，有害人身健康。在科技军事领域，开发和研究新型的吸波材料已经成为发展的重心。吸波材料可以有效吸收电磁辐射,减少电磁干扰,且与电磁屏蔽材料相比具有高效及普适性的特点。电磁波吸收材料由于其应用范围广泛，成为了实现电磁防护的重要手段。传统的磁性纳米材料具有较高的饱和磁化强度和磁导率，磁损耗能力较高，但是其容易被氧化，且阻抗匹配特性差，不利于实现对电磁波的有效吸收；另一方面，较高的密度和容易氧化的特点，也进一步限制了吸波材料“吸波厚度薄、轻质、有效吸收频段宽、吸收强度高”的要求。

发明内容

为了使材料同时具备强损耗与良好的阻抗匹配，本发明提供一种二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴复合中空纤维材料的制备方法，并用于电磁波吸收，使其具备良好的阻抗匹配和较强的损耗能力，在薄厚度下具有较强吸波性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

本发明的第一个方面，提供了一种二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维的制备方法，该制备方法包括：将锌盐、钴盐和表面活性剂溶解在溶剂中，搅拌后得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液通过静电纺丝机进行纺丝，将得到的纤维在空气中进行加热煅烧，得到氧化锌/四氧化三钴中空纤维；再将所述氧化锌/四氧化三钴中空纤维纤维分散至含硅前驱体的溶液中搅拌均匀，干燥即得。

对比现有技术，本发明合成方法简易，仅需一次静电纺丝、一次煅烧和一次包覆即可得到最终产物，且所制备的二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴复合中空纤维材料直径均匀、壳层厚度稳定，全过程中没有其他副产物生成。

本发明的第二个方面，利用上述的一种二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维的制备方法得到的二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维，该二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维中含有Zn，Co，Si，O元素，其中，Zn元素和O元素以ZnO的形式存在,Co元素和O元素以Co₃O₄的形式存在，Si元素和O元素以SiO₂的形式存在，该二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维具有核壳结构，二氧化硅包覆于由氧化锌和四氧化三钴组成的中空纤维外表面，形成二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维。

本发明所制得的二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴复合中空纤维材料，一方面，氧化锌和二氧化硅为低损耗的材料，可以优化材料的阻抗匹配，使电磁波顺利进入材料内部而不发生反射；另一方面，由于四氧化三钴作为弱磁性材料，对入射的电磁波具有一定的磁损耗；第三方面，中空结构的存在不仅可以优化材料的阻抗匹配，而且可以使电磁波发生多重散射，增强了材料对电磁波的损耗。

在本发明的第三方面，一种复合吸波材料，所述复合吸波材料包括所述的二氧化硅包覆氧化锌/四氧化三钴中空纤维和粘结剂。